涡旋式真空泵现状和发展趋势分析(1)

1、莱宝真空泵 zxcv 涡旋式真空泵现状和发展趋势分析(1) 真空清洁、无油一直是真空业界追求的理想环境，而涡旋真空泵是一种新型的无油直排介质的机械泵，它具有动力传递简单、气体流动损失小、运行平稳、结构紧凑简单、密封性能好、消耗功率小、振动噪声低、可靠性高等优点; 研究认为真空泵的无油化对获得清洁、无油真空环境至关重要; 介绍了涡旋泵的发展历程、工作原理、结构类型以及相关厂家产品等并对涡旋真空泵的发展趋势进行了分析。1、涡旋式真空泵的发展历程 20 世纪80 年代初，Coffin DO 将涡旋真空泵应用在高真空系统中。涡旋真空泵的研究始于20 世纪80 年代末期。1988 年，日本东京大学的Mo

2、rishita E研制了抽速为200 L /min 的立式自转型油润滑涡旋真空泵，与公转型涡旋真空泵相比，该泵的径向间隙具有易于密封和控制的优点。而涡旋泵与旋片泵相比，具有更高的容积效率，泵内的振动和噪声水平都有所降低。此外，由于其结构更紧凑，整机重量和体积分别减少了12%和40%。Morishita E 的研究表明了涡旋真空泵的高效性，并对如何消除余隙容积、控制间隙等提出了有效方法。 随着涡旋真空泵在半导体行业中应用的不断扩大，人们开始致力于干式涡旋真空泵的研究。干式涡旋真空泵与油润滑涡旋真空泵的区别在于泵腔内不含任何的油类和液体。因此解决泵内的密封和冷却问题，是干式涡旋真空泵研究的关键。1

3、990 年，Kushiro T研制了抽速为600 L /min 的卧式干式涡旋真空泵，该泵可以达到的极限真空度为5 10-3 Torr(Torr与Pa等真空度单位换算： T 的研究表明了干式涡旋真空泵的可行性，还有效地解决了动静盘热力变形造成的相互接触及离心力造成的动盘振动等问题。虽然采用水冷方式可以有效地解决干式涡旋真空泵的冷却问题，但冷却水回路的设置使其结构更加复杂。为简化整机的结构， 1998 年，Sawada T研制了采用风冷方式进行冷却的干式涡旋真空泵，涡盘采用双侧涡圈结构，主轴上装有两个冷却风扇，分别位于两个静盘的端部，主轴转动时带动风扇一起转动，达到对涡盘的冷却效果。同时它采用了

4、半封闭式结构，解决了电动机的冷却问题。 2001 年，我国东北大学与中国科学院沈阳科学仪器研制中心联合研制了该类型的干式涡旋真空泵，并于2003 年初通过了国家真空设备质量检测中心的鉴定。此外，BOC 公司也推出了一种采用风冷方式进行冷却的干式涡旋真空泵，该泵采用全封闭式结构，涡盘为单侧涡圈结构，冷却风扇安装在静盘的端部。它最大的特点在于动盘与机架之间通过金属波纹管进行连接，波纹管结构提供了密封作用以及防止动盘自转的作用。在涡旋真空泵中，波纹管工作时则处于运动的状态，它必须具有较好的柔性。但目前市场上的金属波纹管大多柔性不足。为此，研制出合适的金属波纹管是这一结构有效应用于干式涡旋真空泵的重要

5、前提。 世界上涡旋真空泵的核心技术和主要生产厂家集中在美国、日本以及欧洲少数发达国家。干式涡旋真空泵在国内的发展尚处于起步阶段，产品主要依赖进口。这一状况主要是由于技术、产品价格等原因造成。为了改变产品依赖进口的现状，真空技术网(2、涡旋真空泵的原理、结构特点、类型及应用领域2.1、涡旋真空泵的工作原理 涡旋真空泵的工作腔是由一对型线共轭的涡旋盘副啮合安装组成。涡旋盘就是在盘面开有一个或几个渐开线螺旋槽的涡旋型盘状结构体。一个静涡旋盘与一个动涡旋盘相互交错组装在一起，动、静盘之间由防自转机构保证180 相位差，这样组成的一对涡旋盘副构成了无油涡旋真空泵的抽气机构。静涡旋盘与动涡旋盘彼此之间在几

6、条直线( 在横截面上是几个点) 上接触形成几对月牙形封闭腔，动涡旋盘在曲轴的驱 动下绕静涡旋盘的涡旋体中心运动，接触点沿涡旋曲面移动实现吸气、压缩与排气。在电机的带动下，曲轴每转一圈，就有一组新的月牙封闭腔形成，从而实现涡旋真空泵的吸气、压缩、排气循环，对被抽气体形成包容和强制输送。2.2、涡旋真空泵的结构类型2.2.1、公转型 公转型是一个涡旋固定不动( 称为静涡旋) ，另一个绕着它公转平动( 称为动涡盘) ，动涡盘由曲柄轴驱动，密封点位置随主轴同步转动。它整体结构简单、零件少、涡旋回转线速度小、机械磨损少，但需进行平衡设计。涡旋真空泵利用最外侧涡圈包容气体形成封闭吸气腔。为了减少涡盘末端和

7、进气口之间的流导，常将进气口设在涡旋盘外圈末端附近。同时为了保证中心压缩腔中的气体在排气过程中尽量排走，一般将排气孔设在静涡盘中心附近。因为涡旋泵内压缩比不是很大，常设置排气阀以消除压缩不足，但应使排气阀与涡圈顶部之间的容积尽可能小。为了提高抽速或减少涡盘尺寸，常设计采用双侧涡旋。2.2.2、回转型 回转型是由两个涡旋盘心轴分别装在两侧轴承上，其中一个由电机直接驱动，另一个由十字滑环机构带动，沿相同角度旋转。其密封位置形成一条线，方向始终不变，泵采用立式结构。驱动电机在机壳内上部，涡盘在下部。因其密封方向不变，回转径向密封既便于人为控制，又能避免涡圈侧面接触而需进行的卸载运转，但其整体结构复杂

8、、零件多、机械磨损高。2.2.3 、转型和回转型的区别 (1) 转动形式不同。公转型是一个涡旋固定不动为静涡旋，另一个为动涡旋，动涡旋绕着静涡旋作公转平动。而自转型的两个涡旋盘各自绕其自身转轴实现两者同步同方向转动。 (2) 密封位置和方向不同。回转型的两个涡旋盘齿的径向密封位置形成一条线，密封线方位始终固定不变。公转型涡旋机械径向密封的位置和方向却随着主轴同步转动。即主轴旋转一周，径向密封线的方位变化360 。 (3) 涡旋盘所受的气体径向力和切向力的方向不同。公转型涡旋机械由动涡旋随曲轴作偏心公转，因而动涡旋受气体径向力和切向力的方向绕曲轴同步回转。而回转型两个涡旋盘所受气体径向力和切向力

9、在空间的位置和方向则始终不变，径向力在密封线方向，切向力垂直于密封线方向。因而不能像公转型涡旋机械那样，应用偏心套或滑动轴套径向随便机构自动调节涡旋齿侧面间隙，达到径向密封。公转型涡旋曲轴承受均匀载荷，而回转型涡旋曲轴承受局部载荷，设计时应特别注意。 (4) 平衡不同。在回转型涡旋中，由于不使用偏心轴，两个涡旋各自绕自身轴转动，在不考虑涡旋齿偏心质量情况下，可不考虑离心力存在，也就不需设置平衡块。而公转型必须考虑动涡旋的偏心质量，设置平衡块来平衡东涡旋盘的离心惯性力和离心惯性力矩，才能使机器平稳工作。 (5) 倾覆力矩和轴向力不同。回转型涡旋机械由于两涡旋盘都转动，都承受同样大小的倾覆力矩和气

10、体轴向力，在设计时，需同时考虑轴向力推力、轴承载荷。而公转型只有一个动涡盘受倾覆力矩作用，所以只需考虑动涡盘所受的倾覆力矩和轴向力。2.3、涡旋真空泵的结构特点 涡旋真空泵主要由5 个部件组成: 动静涡旋盘副与基座: 一个或几个渐开螺旋线形成的一个涡旋型盘状结构。一个静涡旋盘与一个动涡旋盘相互交错，两者之间保证180 相位差组成的一对涡旋盘副机构。 曲轴: 保证动涡盘绕静涡盘转动的偏心机构。 密封件: 保证动、静盘的端面齿顶密封等的密封装置。 防自转机构: 保证动、静盘180 相位差的机构。 电机: 输出约1500 r /min 的动力机构。 它的主要运动件只有一个动涡旋盘，因而动力传递简单，

11、相同尺寸下运动半径小、零部件少、结构简单紧凑、整机尺寸小，动、静涡旋盘之间、动盘与泵腔之间间隙小，泵内运动件与泵腔无摩擦，所以几乎无磨损，运行平稳，消耗功率小，气体流动损失小，工作可靠性高、寿命长，易于维修，维修费用低，容积效率高。采用空气冷却，无需水冷。涡旋真空泵具有较高的压缩比，在较宽的压力范围内具有稳定的抽速，由于压缩腔容积的变化是连续的，因而驱动扭矩变化小，功率变化小，振动噪声低，这是其他类型的干式真空泵所不具备的。2.4、涡旋真空泵的应用领域 涡旋泵已被广泛应用于诸多领域: 半导体行业: 薄膜制造设备、半导体器件封装设备; 科学仪器行业:同步辐射光束线机、电子显微镜、极光试验设备、分

12、析测试仪器; 机械设备行业: 材料制备设备、真空检测设备、真空过滤设备、材料提纯设备、超高真空排气设备; 医疗设备行业: 牙科仪器、透析机; 生物制品行业:材料提纯与药品制备; 包装行业: 食品、药品、生物制品等包装设备; 真空冶金行业: 真空炉、纳米材料制备设备、真空检测设备等领域。 涡旋泵作为分子泵和小型低温泵的前级泵是获得无油真空系统的最佳配置。上一页12 下一页 友情提示：如需查看全文，请全文下载，或者进入真空论坛提问。 真空清潔、無油一直是真空業界追求的理想環境，而渦旋真空泵是一種新型的無油直排介質的機械泵，它具有動力傳遞簡單、氣體流動損失小、運行平穩、結構緊湊簡單、密封性能好、消耗

13、功率小、振動噪聲低、可靠性高等優點; 研究認為真空泵的無油化對獲得清潔、無油真空環境至關重要; 介紹瞭渦旋泵的發展歷程、工作原理、結構類型以及相關廠傢產品等並對渦旋真空泵的發展趨勢進行瞭分析。1、渦旋式真空泵的發展歷程 20 世紀80 年代初，Coffin DO 將渦旋真空泵應用在高真空系統中。渦旋真空泵的研究始於20 世紀80 年代末期。1988 年，日本東京大學的Morishita E研制瞭抽速為200 L /min 的立式自轉型油潤滑渦旋真空泵，與公轉型渦旋真空泵相比，該泵的徑向間隙具有易於密封和控制的優點。而渦旋泵與旋片泵相比，具有更高的容積效率，泵內的振動和噪聲水平都有所降低。此外，

14、由於其結構更緊湊，整機重量和體積分別減少瞭12%和40%。Morishita E 的研究表明瞭渦旋真空泵的高效性，並對如何消除餘隙容積、控制間隙等提出瞭有效方法。 隨著渦旋真空泵在半導體行業中應用的不斷擴大，人們開始致力於幹式渦旋真空泵的研究。幹式渦旋真空泵與油潤滑渦旋真空泵的區別在於泵腔內不含任何的油類和液體。因此解決泵內的密封和冷卻問題，是幹式渦旋真空泵研究的關鍵。1990 年，Kushiro T研制瞭抽速為600 L /min 的臥式幹式渦旋真空泵，該泵可以達到的極限真空度為5 10-3 Torr(Torr與Pa等真空度單位換算： T 的研究表明瞭幹式渦旋真空泵的可行性，還有效地解決瞭動

15、靜盤熱力變形造成的相互接觸及離心力造成的動盤振動等問題。雖然采用水冷方式可以有效地解決幹式渦旋真空泵的冷卻問題，但冷卻水回路的設置使其結構更加復雜。為簡化整機的結構， 1998 年，Sawada T研制瞭采用風冷方式進行冷卻的幹式渦旋真空泵，渦盤采用雙側渦圈結構，主軸上裝有兩個冷卻風扇，分別位於兩個靜盤的端部，主軸轉動時帶動風扇一起轉動，達到對渦盤的冷卻效果。同時它采用瞭半封閉式結構，解決瞭電動機的冷卻問題。 2001 年，我國東北大學與中國科學院沈陽科學儀器研制中心聯合研制瞭該類型的幹式渦旋真空泵，並於2003 年初通過瞭國傢真空設備質量檢測中心的鑒定。此外，BOC 公司也推出瞭一種采用風冷

16、方式進行冷卻的幹式渦旋真空泵，該泵采用全封閉式結構，渦盤為單側渦圈結構，冷卻風扇安裝在靜盤的端部。它最大的特點在於動盤與機架之間通過金屬波紋管進行連接，波紋管結構提供瞭密封作用以及防止動盤自轉的作用。在渦旋真空泵中，波紋管工作時則處於運動的狀態，它必須具有較好的柔性。但目前市場上的金屬波紋管大多柔性不足。為此，研制出合適的金屬波紋管是這一結構有效應用於幹式渦旋真空泵的重要前提。 世界上渦旋真空泵的核心技術和主要生產廠傢集中在美國、日本以及歐洲少數發達國傢。幹式渦旋真空泵在國內的發展尚處於起步階段，產品主要依賴進口。這一狀況主要是由於技術、產品價格等原因造成。為瞭改變產品依賴進口的現狀，真空技術

17、網(2、渦旋真空泵的原理、結構特點、類型及應用領域2.1、渦旋真空泵的工作原理 渦旋真空泵的工作腔是由一對型線共軛的渦旋盤副嚙合安裝組成。渦旋盤就是在盤面開有一個或幾個漸開線螺旋槽的渦旋型盤狀結構體。一個靜渦旋盤與一個動渦旋盤相互交錯組裝在一起，動、靜盤之間由防自轉機構保證180 相位差，這樣組成的一對渦旋盤副構成瞭無油渦旋真空泵的抽氣機構。靜渦旋盤與動渦旋盤彼此之間在幾條直線( 在橫截面上是幾個點) 上接觸形成幾對月牙形封閉腔，動渦旋盤在曲軸的驅 動下繞靜渦旋盤的渦旋體中心運動，接觸點沿渦旋曲面移動實現吸氣、壓縮與排氣。在電機的帶動下，曲軸每轉一圈，就有一組新的月牙封閉腔形成，從而實現渦旋真

18、空泵的吸氣、壓縮、排氣循環，對被抽氣體形成包容和強制輸送。2.2、渦旋真空泵的結構類型2.2.1、公轉型 公轉型是一個渦旋固定不動( 稱為靜渦旋) ，另一個繞著它公轉平動( 稱為動渦盤) ，動渦盤由曲柄軸驅動，密封點位置隨主軸同步轉動。它整體結構簡單、零件少、渦旋回轉線速度小、機械磨損少，但需進行平衡設計。渦旋真空泵利用最外側渦圈包容氣體形成封閉吸氣腔。為瞭減少渦盤末端和進氣口之間的流導，常將進氣口設在渦旋盤外圈末端附近。同時為瞭保證中心壓縮腔中的氣體在排氣過程中盡量排走，一般將排氣孔設在靜渦盤中心附近。因為渦旋泵內壓縮比不是很大，常設置排氣閥以消除壓縮不足，但應使排氣閥與渦圈頂部之間的容積盡

19、可能小。為瞭提高抽速或減少渦盤尺寸，常設計采用雙側渦旋。2.2.2、回轉型 回轉型是由兩個渦旋盤心軸分別裝在兩側軸承上，其中一個由電機直接驅動，另一個由十字滑環機構帶動，沿相同角度旋轉。其密封位置形成一條線，方向始終不變，泵采用立式結構。驅動電機在機殼內上部，渦盤在下部。因其密封方向不變，回轉徑向密封既便於人為控制，又能避免渦圈側面接觸而需進行的卸載運轉，但其整體結構復雜、零件多、機械磨損高。2.2.3 、轉型和回轉型的區別 (1) 轉動形式不同。公轉型是一個渦旋固定不動為靜渦旋，另一個為動渦旋，動渦旋繞著靜渦旋作公轉平動。而自轉型的兩個渦旋盤各自繞其自身轉軸實現兩者同步同方向轉動。 (2)

20、密封位置和方向不同。回轉型的兩個渦旋盤齒的徑向密封位置形成一條線，密封線方位始終固定不變。公轉型渦旋機械徑向密封的位置和方向卻隨著主軸同步轉動。即主軸旋轉一周，徑向密封線的方位變化360 。 (3) 渦旋盤所受的氣體徑向力和切向力的方向不同。公轉型渦旋機械由動渦旋隨曲軸作偏心公轉，因而動渦旋受氣體徑向力和切向力的方向繞曲軸同步回轉。而回轉型兩個渦旋盤所受氣體徑向力和切向力在空間的位置和方向則始終不變，徑向力在密封線方向，切向力垂直於密封線方向。因而不能像公轉型渦旋機械那樣，應用偏心套或滑動軸套徑向隨便機構自動調節渦旋齒側面間隙，達到徑向密封。公轉型渦旋曲軸承受均勻載荷，而回轉型渦旋曲軸承受局部

21、載荷，設計時應特別註意。 (4) 平衡不同。在回轉型渦旋中，由於不使用偏心軸，兩個渦旋各自繞自身軸轉動，在不考慮渦旋齒偏心質量情況下，可不考慮離心力存在，也就不需設置平衡塊。而公轉型必須考慮動渦旋的偏心質量，設置平衡塊來平衡東渦旋盤的離心慣性力和離心慣性力矩，才能使機器平穩工作。 (5) 傾覆力矩和軸向力不同。回轉型渦旋機械由於兩渦旋盤都轉動，都承受同樣大小的傾覆力矩和氣體軸向力，在設計時，需同時考慮軸向力推力、軸承載荷。而公轉型隻有一個動渦盤受傾覆力矩作用，所以隻需考慮動渦盤所受的傾覆力矩和軸向力。2.3、渦旋真空泵的結構特點 渦旋真空泵主要由5 個部件組成: 動靜渦旋盤副與基座: 一個或幾

22、個漸開螺旋線形成的一個渦旋型盤狀結構。一個靜渦旋盤與一個動渦旋盤相互交錯，兩者之間保證180 相位差組成的一對渦旋盤副機構。 曲軸: 保證動渦盤繞靜渦盤轉動的偏心機構。 密封件: 保證動、靜盤的端面齒頂密封等的密封裝置。 防自轉機構: 保證動、靜盤180 相位差的機構。 電機: 輸出約1500 r /min 的動力機構。 它的主要運動件隻有一個動渦旋盤，因而動力傳遞簡單，相同尺寸下運動半徑小、零部件少、結構簡單緊湊、整機尺寸小，動、靜渦旋盤之間、動盤與泵腔之間間隙小，泵內運動件與泵腔無摩擦，所以幾乎無磨損，運行平穩，消耗功率小，氣體流動損失小，工作可靠性高、壽命長，易於維修，維修費用低，容積效

23、率高。采用空氣冷卻，無需水冷。渦旋真空泵具有較高的壓縮比，在較寬的壓力范圍內具有穩定的抽速，由於壓縮腔容積的變化是連續的，因而驅動扭矩變化小，功率變化小，振動噪聲低，這是其他類型的幹式真空泵所不具備的。2.4、渦旋真空泵的應用領域 渦旋泵已被廣泛應用於諸多領域: 半導體行業: 薄膜制造設備、半導體器件封裝設備; 科學儀器行業:同步輻射光束線機、電子顯微鏡、極光試驗設備、分析測試儀器; 機械設備行業: 材料制備設備、真空檢測設備、真空過濾設備、材料提純設備、超高真空排氣設備; 醫療設備行業: 牙科儀器、透析機; 生物制品行業:材料提純與藥品制備; 包裝行業: 食品、藥品、生物制品等包裝設備; 真

24、空冶金行業: 真空爐、納米材料制備設備、真空檢測設備等領域。 渦旋泵作為分子泵和小型低溫泵的前級泵是獲得無油真空系統的最佳配置。上一頁12 下一頁 友情提示：如需查看全文，請全文下載，或者進入真空論壇提問。 真空清洁、无油一直是真空业界追求的理想环境，而涡旋真空泵是一种新型的无油直排介质的机械泵，它具有动力传递简单、气体流动损失小、运行平稳、结构紧凑简单、密封性能好、消耗功率小、振动噪声低、可靠性高等优点; 研究认为真空泵的无油化对获得清洁、无油真空环境至关重要; 介绍了涡旋泵的发展历程、工作原理、结构类型以及相关厂家产品等并对涡旋真空泵的发展趋势进行了分析。1、涡旋式真空泵的发展历程 20

25、世纪80 年代初，Coffin DO 将涡旋真空泵应用在高真空系统中。涡旋真空泵的研究始于20 世纪80 年代末期。1988 年，日本东京大学的Morishita E研制了抽速为200 L /min 的立式自转型油润滑涡旋真空泵，与公转型涡旋真空泵相比，该泵的径向间隙具有易于密封和控制的优点。而涡旋泵与旋片泵相比，具有更高的容积效率，泵内的振动和噪声水平都有所降低。此外，由于其结构更紧凑，整机重量和体积分别减少了12%和40%。Morishita E 的研究表明了涡旋真空泵的高效性，并对如何消除余隙容积、控制间隙等提出了有效方法。 随着涡旋真空泵在半导体行业中应用的不断扩大，人们开始致力于干式

26、涡旋真空泵的研究。干式涡旋真空泵与油润滑涡旋真空泵的区别在于泵腔内不含任何的油类和液体。因此解决泵内的密封和冷却问题，是干式涡旋真空泵研究的关键。1990 年，Kushiro T研制了抽速为600 L /min 的卧式干式涡旋真空泵，该泵可以达到的极限真空度为5 10-3 Torr(Torr与Pa等真空度单位换算： T 的研究表明了干式涡旋真空泵的可行性，还有效地解决了动静盘热力变形造成的相互接触及离心力造成的动盘振动等问题。虽然采用水冷方式可以有效地解决干式涡旋真空泵的冷却问题，但冷却水回路的设置使其结构更加复杂。为简化整机的结构， 1998 年，Sawada T研制了采用风冷方式进行冷却的

27、干式涡旋真空泵，涡盘采用双侧涡圈结构，主轴上装有两个冷却风扇，分别位于两个静盘的端部，主轴转动时带动风扇一起转动，达到对涡盘的冷却效果。同时它采用了半封闭式结构，解决了电动机的冷却问题。 2001 年，我国东北大学与中国科学院沈阳科学仪器研制中心联合研制了该类型的干式涡旋真空泵，并于2003 年初通过了国家真空设备质量检测中心的鉴定。此外，BOC 公司也推出了一种采用风冷方式进行冷却的干式涡旋真空泵，该泵采用全封闭式结构，涡盘为单侧涡圈结构，冷却风扇安装在静盘的端部。它最大的特点在于动盘与机架之间通过金属波纹管进行连接，波纹管结构提供了密封作用以及防止动盘自转的作用。在涡旋真空泵中，波纹管工作

28、时则处于运动的状态，它必须具有较好的柔性。但目前市场上的金属波纹管大多柔性不足。为此，研制出合适的金属波纹管是这一结构有效应用于干式涡旋真空泵的重要前提。 世界上涡旋真空泵的核心技术和主要生产厂家集中在美国、日本以及欧洲少数发达国家。干式涡旋真空泵在国内的发展尚处于起步阶段，产品主要依赖进口。这一状况主要是由于技术、产品价格等原因造成。为了改变产品依赖进口的现状，真空技术网(2、涡旋真空泵的原理、结构特点、类型及应用领域2.1、涡旋真空泵的工作原理 涡旋真空泵的工作腔是由一对型线共轭的涡旋盘副啮合安装组成。涡旋盘就是在盘面开有一个或几个渐开线螺旋槽的涡旋型盘状结构体。一个静涡旋盘与一个动涡旋盘

29、相互交错组装在一起，动、静盘之间由防自转机构保证180 相位差，这样组成的一对涡旋盘副构成了无油涡旋真空泵的抽气机构。静涡旋盘与动涡旋盘彼此之间在几条直线( 在横截面上是几个点) 上接触形成几对月牙形封闭腔，动涡旋盘在曲轴的驱 动下绕静涡旋盘的涡旋体中心运动，接触点沿涡旋曲面移动实现吸气、压缩与排气。在电机的带动下，曲轴每转一圈，就有一组新的月牙封闭腔形成，从而实现涡旋真空泵的吸气、压缩、排气循环，对被抽气体形成包容和强制输送。2.2、涡旋真空泵的结构类型2.2.1、公转型 公转型是一个涡旋固定不动( 称为静涡旋) ，另一个绕着它公转平动( 称为动涡盘) ，动涡盘由曲柄轴驱动，密封点位置随主轴

30、同步转动。它整体结构简单、零件少、涡旋回转线速度小、机械磨损少，但需进行平衡设计。涡旋真空泵利用最外侧涡圈包容气体形成封闭吸气腔。为了减少涡盘末端和进气口之间的流导，常将进气口设在涡旋盘外圈末端附近。同时为了保证中心压缩腔中的气体在排气过程中尽量排走，一般将排气孔设在静涡盘中心附近。因为涡旋泵内压缩比不是很大，常设置排气阀以消除压缩不足，但应使排气阀与涡圈顶部之间的容积尽可能小。为了提高抽速或减少涡盘尺寸，常设计采用双侧涡旋。2.2.2、回转型 回转型是由两个涡旋盘心轴分别装在两侧轴承上，其中一个由电机直接驱动，另一个由十字滑环机构带动，沿相同角度旋转。其密封位置形成一条线，方向始终不变，泵采

31、用立式结构。驱动电机在机壳内上部，涡盘在下部。因其密封方向不变，回转径向密封既便于人为控制，又能避免涡圈侧面接触而需进行的卸载运转，但其整体结构复杂、零件多、机械磨损高。2.2.3 、转型和回转型的区别 (1) 转动形式不同。公转型是一个涡旋固定不动为静涡旋，另一个为动涡旋，动涡旋绕着静涡旋作公转平动。而自转型的两个涡旋盘各自绕其自身转轴实现两者同步同方向转动。 (2) 密封位置和方向不同。回转型的两个涡旋盘齿的径向密封位置形成一条线，密封线方位始终固定不变。公转型涡旋机械径向密封的位置和方向却随着主轴同步转动。即主轴旋转一周，径向密封线的方位变化360 。 (3) 涡旋盘所受的气体径向力和切

32、向力的方向不同。公转型涡旋机械由动涡旋随曲轴作偏心公转，因而动涡旋受气体径向力和切向力的方向绕曲轴同步回转。而回转型两个涡旋盘所受气体径向力和切向力在空间的位置和方向则始终不变，径向力在密封线方向，切向力垂直于密封线方向。因而不能像公转型涡旋机械那样，应用偏心套或滑动轴套径向随便机构自动调节涡旋齿侧面间隙，达到径向密封。公转型涡旋曲轴承受均匀载荷，而回转型涡旋曲轴承受局部载荷，设计时应特别注意。 (4) 平衡不同。在回转型涡旋中，由于不使用偏心轴，两个涡旋各自绕自身轴转动，在不考虑涡旋齿偏心质量情况下，可不考虑离心力存在，也就不需设置平衡块。而公转型必须考虑动涡旋的偏心质量，设置平衡块来平衡东

33、涡旋盘的离心惯性力和离心惯性力矩，才能使机器平稳工作。 (5) 倾覆力矩和轴向力不同。回转型涡旋机械由于两涡旋盘都转动，都承受同样大小的倾覆力矩和气体轴向力，在设计时，需同时考虑轴向力推力、轴承载荷。而公转型只有一个动涡盘受倾覆力矩作用，所以只需考虑动涡盘所受的倾覆力矩和轴向力。2.3、涡旋真空泵的结构特点 涡旋真空泵主要由5 个部件组成: 动静涡旋盘副与基座: 一个或几个渐开螺旋线形成的一个涡旋型盘状结构。一个静涡旋盘与一个动涡旋盘相互交错，两者之间保证180 相位差组成的一对涡旋盘副机构。 曲轴: 保证动涡盘绕静涡盘转动的偏心机构。 密封件: 保证动、静盘的端面齿顶密封等的密封装置。 防自

34、转机构: 保证动、静盘180 相位差的机构。 电机: 输出约1500 r /min 的动力机构。 它的主要运动件只有一个动涡旋盘，因而动力传递简单，相同尺寸下运动半径小、零部件少、结构简单紧凑、整机尺寸小，动、静涡旋盘之间、动盘与泵腔之间间隙小，泵内运动件与泵腔无摩擦，所以几乎无磨损，运行平稳，消耗功率小，气体流动损失小，工作可靠性高、寿命长，易于维修，维修费用低，容积效率高。采用空气冷却，无需水冷。涡旋真空泵具有较高的压缩比，在较宽的压力范围内具有稳定的抽速，由于压缩腔容积的变化是连续的，因而驱动扭矩变化小，功率变化小，振动噪声低，这是其他类型的干式真空泵所不具备的。2.4、涡旋真空泵的应用

35、领域 涡旋泵已被广泛应用于诸多领域: 半导体行业: 薄膜制造设备、半导体器件封装设备; 科学仪器行业:同步辐射光束线机、电子显微镜、极光试验设备、分析测试仪器; 机械设备行业: 材料制备设备、真空检测设备、真空过滤设备、材料提纯设备、超高真空排气设备; 医疗设备行业: 牙科仪器、透析机; 生物制品行业:材料提纯与药品制备; 包装行业: 食品、药品、生物制品等包装设备; 真空冶金行业: 真空炉、纳米材料制备设备、真空检测设备等领域。 涡旋泵作为分子泵和小型低温泵的前级泵是获得无油真空系统的最佳配置。上一页12 下一页 友情提示：如需查看全文，请全文下载，或者进入真空论坛提问。 真空清潔、無油一直

36、是真空業界追求的理想環境，而渦旋真空泵是一種新型的無油直排介質的機械泵，它具有動力傳遞簡單、氣體流動損失小、運行平穩、結構緊湊簡單、密封性能好、消耗功率小、振動噪聲低、可靠性高等優點; 研究認為真空泵的無油化對獲得清潔、無油真空環境至關重要; 介紹瞭渦旋泵的發展歷程、工作原理、結構類型以及相關廠傢產品等並對渦旋真空泵的發展趨勢進行瞭分析。1、渦旋式真空泵的發展歷程 20 世紀80 年代初，Coffin DO 將渦旋真空泵應用在高真空系統中。渦旋真空泵的研究始於20 世紀80 年代末期。1988 年，日本東京大學的Morishita E研制瞭抽速為200 L /min 的立式自轉型油潤滑渦旋真空

37、泵，與公轉型渦旋真空泵相比，該泵的徑向間隙具有易於密封和控制的優點。而渦旋泵與旋片泵相比，具有更高的容積效率，泵內的振動和噪聲水平都有所降低。此外，由於其結構更緊湊，整機重量和體積分別減少瞭12%和40%。Morishita E 的研究表明瞭渦旋真空泵的高效性，並對如何消除餘隙容積、控制間隙等提出瞭有效方法。 隨著渦旋真空泵在半導體行業中應用的不斷擴大，人們開始致力於幹式渦旋真空泵的研究。幹式渦旋真空泵與油潤滑渦旋真空泵的區別在於泵腔內不含任何的油類和液體。因此解決泵內的密封和冷卻問題，是幹式渦旋真空泵研究的關鍵。1990 年，Kushiro T研制瞭抽速為600 L /min 的臥式幹式渦旋

38、真空泵，該泵可以達到的極限真空度為5 10-3 Torr(Torr與Pa等真空度單位換算： T 的研究表明瞭幹式渦旋真空泵的可行性，還有效地解決瞭動靜盤熱力變形造成的相互接觸及離心力造成的動盤振動等問題。雖然采用水冷方式可以有效地解決幹式渦旋真空泵的冷卻問題，但冷卻水回路的設置使其結構更加復雜。為簡化整機的結構， 1998 年，Sawada T研制瞭采用風冷方式進行冷卻的幹式渦旋真空泵，渦盤采用雙側渦圈結構，主軸上裝有兩個冷卻風扇，分別位於兩個靜盤的端部，主軸轉動時帶動風扇一起轉動，達到對渦盤的冷卻效果。同時它采用瞭半封閉式結構，解決瞭電動機的冷卻問題。 2001 年，我國東北大學與中國科學院

39、沈陽科學儀器研制中心聯合研制瞭該類型的幹式渦旋真空泵，並於2003 年初通過瞭國傢真空設備質量檢測中心的鑒定。此外，BOC 公司也推出瞭一種采用風冷方式進行冷卻的幹式渦旋真空泵，該泵采用全封閉式結構，渦盤為單側渦圈結構，冷卻風扇安裝在靜盤的端部。它最大的特點在於動盤與機架之間通過金屬波紋管進行連接，波紋管結構提供瞭密封作用以及防止動盤自轉的作用。在渦旋真空泵中，波紋管工作時則處於運動的狀態，它必須具有較好的柔性。但目前市場上的金屬波紋管大多柔性不足。為此，研制出合適的金屬波紋管是這一結構有效應用於幹式渦旋真空泵的重要前提。 世界上渦旋真空泵的核心技術和主要生產廠傢集中在美國、日本以及歐洲少數發

40、達國傢。幹式渦旋真空泵在國內的發展尚處於起步階段，產品主要依賴進口。這一狀況主要是由於技術、產品價格等原因造成。為瞭改變產品依賴進口的現狀，真空技術網(2、渦旋真空泵的原理、結構特點、類型及應用領域2.1、渦旋真空泵的工作原理 渦旋真空泵的工作腔是由一對型線共軛的渦旋盤副嚙合安裝組成。渦旋盤就是在盤面開有一個或幾個漸開線螺旋槽的渦旋型盤狀結構體。一個靜渦旋盤與一個動渦旋盤相互交錯組裝在一起，動、靜盤之間由防自轉機構保證180 相位差，這樣組成的一對渦旋盤副構成瞭無油渦旋真空泵的抽氣機構。靜渦旋盤與動渦旋盤彼此之間在幾條直線( 在橫截面上是幾個點) 上接觸形成幾對月牙形封閉腔，動渦旋盤在曲軸的驅

41、 動下繞靜渦旋盤的渦旋體中心運動，接觸點沿渦旋曲面移動實現吸氣、壓縮與排氣。在電機的帶動下，曲軸每轉一圈，就有一組新的月牙封閉腔形成，從而實現渦旋真空泵的吸氣、壓縮、排氣循環，對被抽氣體形成包容和強制輸送。2.2、渦旋真空泵的結構類型2.2.1、公轉型 公轉型是一個渦旋固定不動( 稱為靜渦旋) ，另一個繞著它公轉平動( 稱為動渦盤) ，動渦盤由曲柄軸驅動，密封點位置隨主軸同步轉動。它整體結構簡單、零件少、渦旋回轉線速度小、機械磨損少，但需進行平衡設計。渦旋真空泵利用最外側渦圈包容氣體形成封閉吸氣腔。為瞭減少渦盤末端和進氣口之間的流導，常將進氣口設在渦旋盤外圈末端附近。同時為瞭保證中心壓縮腔中的

42、氣體在排氣過程中盡量排走，一般將排氣孔設在靜渦盤中心附近。因為渦旋泵內壓縮比不是很大，常設置排氣閥以消除壓縮不足，但應使排氣閥與渦圈頂部之間的容積盡可能小。為瞭提高抽速或減少渦盤尺寸，常設計采用雙側渦旋。2.2.2、回轉型 回轉型是由兩個渦旋盤心軸分別裝在兩側軸承上，其中一個由電機直接驅動，另一個由十字滑環機構帶動，沿相同角度旋轉。其密封位置形成一條線，方向始終不變，泵采用立式結構。驅動電機在機殼內上部，渦盤在下部。因其密封方向不變，回轉徑向密封既便於人為控制，又能避免渦圈側面接觸而需進行的卸載運轉，但其整體結構復雜、零件多、機械磨損高。2.2.3 、轉型和回轉型的區別 (1) 轉動形式不同。

43、公轉型是一個渦旋固定不動為靜渦旋，另一個為動渦旋，動渦旋繞著靜渦旋作公轉平動。而自轉型的兩個渦旋盤各自繞其自身轉軸實現兩者同步同方向轉動。 (2) 密封位置和方向不同。回轉型的兩個渦旋盤齒的徑向密封位置形成一條線，密封線方位始終固定不變。公轉型渦旋機械徑向密封的位置和方向卻隨著主軸同步轉動。即主軸旋轉一周，徑向密封線的方位變化360 。 (3) 渦旋盤所受的氣體徑向力和切向力的方向不同。公轉型渦旋機械由動渦旋隨曲軸作偏心公轉，因而動渦旋受氣體徑向力和切向力的方向繞曲軸同步回轉。而回轉型兩個渦旋盤所受氣體徑向力和切向力在空間的位置和方向則始終不變，徑向力在密封線方向，切向力垂直於密封線方向。因而

44、不能像公轉型渦旋機械那樣，應用偏心套或滑動軸套徑向隨便機構自動調節渦旋齒側面間隙，達到徑向密封。公轉型渦旋曲軸承受均勻載荷，而回轉型渦旋曲軸承受局部載荷，設計時應特別註意。 (4) 平衡不同。在回轉型渦旋中，由於不使用偏心軸，兩個渦旋各自繞自身軸轉動，在不考慮渦旋齒偏心質量情況下，可不考慮離心力存在，也就不需設置平衡塊。而公轉型必須考慮動渦旋的偏心質量，設置平衡塊來平衡東渦旋盤的離心慣性力和離心慣性力矩，才能使機器平穩工作。 (5) 傾覆力矩和軸向力不同。回轉型渦旋機械由於兩渦旋盤都轉動，都承受同樣大小的傾覆力矩和氣體軸向力，在設計時，需同時考慮軸向力推力、軸承載荷。而公轉型隻有一個動渦盤受傾

45、覆力矩作用，所以隻需考慮動渦盤所受的傾覆力矩和軸向力。2.3、渦旋真空泵的結構特點 渦旋真空泵主要由5 個部件組成: 動靜渦旋盤副與基座: 一個或幾個漸開螺旋線形成的一個渦旋型盤狀結構。一個靜渦旋盤與一個動渦旋盤相互交錯，兩者之間保證180 相位差組成的一對渦旋盤副機構。 曲軸: 保證動渦盤繞靜渦盤轉動的偏心機構。 密封件: 保證動、靜盤的端面齒頂密封等的密封裝置。 防自轉機構: 保證動、靜盤180 相位差的機構。 電機: 輸出約1500 r /min 的動力機構。 它的主要運動件隻有一個動渦旋盤，因而動力傳遞簡單，相同尺寸下運動半徑小、零部件少、結構簡單緊湊、整機尺寸小，動、靜渦旋盤之間、動

46、盤與泵腔之間間隙小，泵內運動件與泵腔無摩擦，所以幾乎無磨損，運行平穩，消耗功率小，氣體流動損失小，工作可靠性高、壽命長，易於維修，維修費用低，容積效率高。采用空氣冷卻，無需水冷。渦旋真空泵具有較高的壓縮比，在較寬的壓力范圍內具有穩定的抽速，由於壓縮腔容積的變化是連續的，因而驅動扭矩變化小，功率變化小，振動噪聲低，這是其他類型的幹式真空泵所不具備的。2.4、渦旋真空泵的應用領域 渦旋泵已被廣泛應用於諸多領域: 半導體行業: 薄膜制造設備、半導體器件封裝設備; 科學儀器行業:同步輻射光束線機、電子顯微鏡、極光試驗設備、分析測試儀器; 機械設備行業: 材料制備設備、真空檢測設備、真空過濾設備、材料提

47、純設備、超高真空排氣設備; 醫療設備行業: 牙科儀器、透析機; 生物制品行業:材料提純與藥品制備; 包裝行業: 食品、藥品、生物制品等包裝設備; 真空冶金行業: 真空爐、納米材料制備設備、真空檢測設備等領域。 渦旋泵作為分子泵和小型低溫泵的前級泵是獲得無油真空系統的最佳配置。上一頁12 下一頁 友情提示：如需查看全文，請全文下載，或者進入真空論壇提問。 真空清洁、无油一直是真空业界追求的理想环境，而涡旋真空泵是一种新型的无油直排介质的机械泵，它具有动力传递简单、气体流动损失小、运行平稳、结构紧凑简单、密封性能好、消耗功率小、振动噪声低、可靠性高等优点; 研究认为真空泵的无油化对获得清洁、无油真

48、空环境至关重要; 介绍了涡旋泵的发展历程、工作原理、结构类型以及相关厂家产品等并对涡旋真空泵的发展趋势进行了分析。1、涡旋式真空泵的发展历程 20 世纪80 年代初，Coffin DO 将涡旋真空泵应用在高真空系统中。涡旋真空泵的研究始于20 世纪80 年代末期。1988 年，日本东京大学的Morishita E研制了抽速为200 L /min 的立式自转型油润滑涡旋真空泵，与公转型涡旋真空泵相比，该泵的径向间隙具有易于密封和控制的优点。而涡旋泵与旋片泵相比，具有更高的容积效率，泵内的振动和噪声水平都有所降低。此外，由于其结构更紧凑，整机重量和体积分别减少了12%和40%。Morishita

49、E 的研究表明了涡旋真空泵的高效性，并对如何消除余隙容积、控制间隙等提出了有效方法。 随着涡旋真空泵在半导体行业中应用的不断扩大，人们开始致力于干式涡旋真空泵的研究。干式涡旋真空泵与油润滑涡旋真空泵的区别在于泵腔内不含任何的油类和液体。因此解决泵内的密封和冷却问题，是干式涡旋真空泵研究的关键。1990 年，Kushiro T研制了抽速为600 L /min 的卧式干式涡旋真空泵，该泵可以达到的极限真空度为5 10-3 Torr(Torr与Pa等真空度单位换算： T 的研究表明了干式涡旋真空泵的可行性，还有效地解决了动静盘热力变形造成的相互接触及离心力造成的动盘振动等问题。虽然采用水冷方式可以有

50、效地解决干式涡旋真空泵的冷却问题，但冷却水回路的设置使其结构更加复杂。为简化整机的结构， 1998 年，Sawada T研制了采用风冷方式进行冷却的干式涡旋真空泵，涡盘采用双侧涡圈结构，主轴上装有两个冷却风扇，分别位于两个静盘的端部，主轴转动时带动风扇一起转动，达到对涡盘的冷却效果。同时它采用了半封闭式结构，解决了电动机的冷却问题。 2001 年，我国东北大学与中国科学院沈阳科学仪器研制中心联合研制了该类型的干式涡旋真空泵，并于2003 年初通过了国家真空设备质量检测中心的鉴定。此外，BOC 公司也推出了一种采用风冷方式进行冷却的干式涡旋真空泵，该泵采用全封闭式结构，涡盘为单侧涡圈结构，冷却风

51、扇安装在静盘的端部。它最大的特点在于动盘与机架之间通过金属波纹管进行连接，波纹管结构提供了密封作用以及防止动盘自转的作用。在涡旋真空泵中，波纹管工作时则处于运动的状态，它必须具有较好的柔性。但目前市场上的金属波纹管大多柔性不足。为此，研制出合适的金属波纹管是这一结构有效应用于干式涡旋真空泵的重要前提。 世界上涡旋真空泵的核心技术和主要生产厂家集中在美国、日本以及欧洲少数发达国家。干式涡旋真空泵在国内的发展尚处于起步阶段，产品主要依赖进口。这一状况主要是由于技术、产品价格等原因造成。为了改变产品依赖进口的现状，真空技术网(2、涡旋真空泵的原理、结构特点、类型及应用领域2.1、涡旋真空泵的工作原理

52、 涡旋真空泵的工作腔是由一对型线共轭的涡旋盘副啮合安装组成。涡旋盘就是在盘面开有一个或几个渐开线螺旋槽的涡旋型盘状结构体。一个静涡旋盘与一个动涡旋盘相互交错组装在一起，动、静盘之间由防自转机构保证180 相位差，这样组成的一对涡旋盘副构成了无油涡旋真空泵的抽气机构。静涡旋盘与动涡旋盘彼此之间在几条直线( 在横截面上是几个点) 上接触形成几对月牙形封闭腔，动涡旋盘在曲轴的驱 动下绕静涡旋盘的涡旋体中心运动，接触点沿涡旋曲面移动实现吸气、压缩与排气。在电机的带动下，曲轴每转一圈，就有一组新的月牙封闭腔形成，从而实现涡旋真空泵的吸气、压缩、排气循环，对被抽气体形成包容和强制输送。2.2、涡旋真空泵的

53、结构类型2.2.1、公转型 公转型是一个涡旋固定不动( 称为静涡旋) ，另一个绕着它公转平动( 称为动涡盘) ，动涡盘由曲柄轴驱动，密封点位置随主轴同步转动。它整体结构简单、零件少、涡旋回转线速度小、机械磨损少，但需进行平衡设计。涡旋真空泵利用最外侧涡圈包容气体形成封闭吸气腔。为了减少涡盘末端和进气口之间的流导，常将进气口设在涡旋盘外圈末端附近。同时为了保证中心压缩腔中的气体在排气过程中尽量排走，一般将排气孔设在静涡盘中心附近。因为涡旋泵内压缩比不是很大，常设置排气阀以消除压缩不足，但应使排气阀与涡圈顶部之间的容积尽可能小。为了提高抽速或减少涡盘尺寸，常设计采用双侧涡旋。2.2.2、回转型 回

54、转型是由两个涡旋盘心轴分别装在两侧轴承上，其中一个由电机直接驱动，另一个由十字滑环机构带动，沿相同角度旋转。其密封位置形成一条线，方向始终不变，泵采用立式结构。驱动电机在机壳内上部，涡盘在下部。因其密封方向不变，回转径向密封既便于人为控制，又能避免涡圈侧面接触而需进行的卸载运转，但其整体结构复杂、零件多、机械磨损高。2.2.3 、转型和回转型的区别 (1) 转动形式不同。公转型是一个涡旋固定不动为静涡旋，另一个为动涡旋，动涡旋绕着静涡旋作公转平动。而自转型的两个涡旋盘各自绕其自身转轴实现两者同步同方向转动。 (2) 密封位置和方向不同。回转型的两个涡旋盘齿的径向密封位置形成一条线，密封线方位始

55、终固定不变。公转型涡旋机械径向密封的位置和方向却随着主轴同步转动。即主轴旋转一周，径向密封线的方位变化360 。 (3) 涡旋盘所受的气体径向力和切向力的方向不同。公转型涡旋机械由动涡旋随曲轴作偏心公转，因而动涡旋受气体径向力和切向力的方向绕曲轴同步回转。而回转型两个涡旋盘所受气体径向力和切向力在空间的位置和方向则始终不变，径向力在密封线方向，切向力垂直于密封线方向。因而不能像公转型涡旋机械那样，应用偏心套或滑动轴套径向随便机构自动调节涡旋齿侧面间隙，达到径向密封。公转型涡旋曲轴承受均匀载荷，而回转型涡旋曲轴承受局部载荷，设计时应特别注意。 (4) 平衡不同。在回转型涡旋中，由于不使用偏心轴，

56、两个涡旋各自绕自身轴转动，在不考虑涡旋齿偏心质量情况下，可不考虑离心力存在，也就不需设置平衡块。而公转型必须考虑动涡旋的偏心质量，设置平衡块来平衡东涡旋盘的离心惯性力和离心惯性力矩，才能使机器平稳工作。 (5) 倾覆力矩和轴向力不同。回转型涡旋机械由于两涡旋盘都转动，都承受同样大小的倾覆力矩和气体轴向力，在设计时，需同时考虑轴向力推力、轴承载荷。而公转型只有一个动涡盘受倾覆力矩作用，所以只需考虑动涡盘所受的倾覆力矩和轴向力。2.3、涡旋真空泵的结构特点 涡旋真空泵主要由5 个部件组成: 动静涡旋盘副与基座: 一个或几个渐开螺旋线形成的一个涡旋型盘状结构。一个静涡旋盘与一个动涡旋盘相互交错，两者之间保证180 相位差组成的一对涡旋盘副机构。 曲轴: 保证动涡盘绕静涡盘转动的偏心机构。 密封件: 保证动、静盘的端面齿顶密封等的密封装置。 防自转机构: 保证动、静盘180 相位差的机构。 电